10. 甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：

(1)已知下列反应的热化学方程式：

①

②

反应③的_______，平衡常数_______(用表示)。

(2)电喷雾电离等方法得到的(等)与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K和310K下(其他反应条件相同)进行反应，结果如下图所示。图中300K的曲线是_______(填“a”或“b”。300K、60s时的转化率为_______(列出算式)。

(3)分别与CH₄、CD₄反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以CH₄示例)。

(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

优限慧学广司4267有术45ca239c432b公414e4428升费技网习软-5f46f784量科途学922b费件秀东53ba元 (ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则与CD₄反应的能量变化应为图中曲线_______(填“c”或“d”)。

(ⅲ)与反应，氘代甲醇的产量_______(填“>”“<”或“=”)。若与CHD₃反应，生成的氘代甲醇有_______种。

【答案】(1) ①.-307  ②.或

(2) ①. b ②.

(3) ①. Ⅰ ②. c ③. < ④. 2

【解析】

【小问1详解】

根据盖斯定律可知，反应③=(反应②-①)，所以对应;根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数或，故答案为：-307;或;

【小问2详解】

学922b费件秀有术45ca239c432b网习司4267习4443软e1c0升费4041元bb81限广方科公414e4428途东53ba优费根技-5f46f784量慧学

根据图示信息可知，纵坐标表示-lg()，即与MO⁺的微粒分布系数成反比，与M⁺的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M⁺的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300 K条件下的反应;

根据上述分析结合图像可知，300K、60s时-lg()=0.1，则=10^-0.1，利用数学关系式可求出，根据反应可知，生成的M+即为转化的，则的转化率为;故答案为：b;;

【小问3详解】

(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ;

(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，与CD₄反应的能量变化应为图中曲线c;

(ⅲ)与反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量<;根据反应机理可知，若与反应，生成的氘代甲醇可能为或共2种，故答案为：<;2。

科智途元bb81技慧学限-5f46f784量b1d7网习ade3得升费4041智9a4a0451费司4267习4443公414e4428学922b费bb5b软e1c0术件秀有术45ca239c432b8956优费根ee75广方东53ba 编辑：小徐